4x-upsampling на ПЛИС для AD1865?

**antonluba** · 30.04.2024, 18:28

У меня самодельный ЦАП, который я никак не доведу до ума:
Интерфейс USB-I2S на STM32F407, гальваническая развязка, Altera MAX2 epm240 (или даже 570, сейчас не вспомню), AD1865, I-V на сдвоенном ОУ.
Тактируется от генераторов 45158400/49152000 МГц

Сейчас он работает в режиме NOS, фильтрация вся вокруг ОУ.
CPLD занимается только преобразованием формата I2S в AD1865-совместимый и еще там reclock в конце.

Я думаю, что надо ему приделать цифровой фильтр. Начать с 4-x upsampling-a и цифрового ФНЧ на 20-22кГц.

Есть ли готовое компактное решение, могущее влезть в Altera MAX2 epm240 или 570?
С ходу не нашел.
Сможет ли кто-нибудь помочь с реализацией такового (по мере наличия желания и свободного времени)?

Ну и теоретические размышления по поводу subj-а приветствуются.

**dortonyan** · 30.04.2024, 18:48

Сообщение от antonluba

Есть ли готовое компактное решение, могущее влезть в Altera MAX2 epm240 или 570? С ходу не нашел.

1. На плисине без ОЗУ (т.е. без выделенных блоков памяти) даже про экономичный фильтр можно забыть.
2. Даже при наличии ОЗУ 570 ячеек мало. Самое компактное, во что теоретически можно впихнуть более-менее нормальный фильтр (типа SM5847) - это примерно LCMXO2-1200. Но и то - только при использовании максимального грейда скорости, за счет разгона тактовой частоты.

Поэтому для такого дела смотрите сразу альтеровские циклоны. Сильно экономнее чем в этой реализации не получится.
А если неахота возиться с FPGA, то есть другой вариант: использовать в кач-ве ЦФ ASRC. Например AK4137, как у Алекса.
CPLD при этом можно использовать для преобразования I2S потока в PCM код для ЦАП и для генерации других вспомогательных сигналов, типа строба деглитчера.
На 570 ячейках возможно даже получится сообразить шейпер. Но это не точно.

**antonluba** · 30.04.2024, 19:12

Сообщение от dortonyan

1. На плисине без ОЗУ (т.е. без выделенных блоков памяти) даже про экономичный фильтр можно забыть.
2. Даже при наличии ОЗУ 570 ячеек мало. Самое компактное, во что теоретически можно впихнуть более-менее нормальный фильтр (типа SM5847) - это примерно LCMXO2-1200. Но и то - только при использовании максимального грейда скорости, за счет разгона тактовой частоты.

Поэтому для такого дела смотрите сразу альтеровские циклоны. Сильно экономнее чем в этой реализации не получится.
А если неахота возиться с FPGA, то есть другой вариант: использовать в кач-ве ЦФ ASRC. Например AK4137, как у Алекса.
CPLD при этом можно использовать для преобразования I2S потока в PCM код для ЦАП и для генерации других вспомогательных сигналов, типа строба деглитчера.
На 570 ячейках возможно даже получится сообразить шейпер. Но это не точно.

Все эти варианты - это новый проект, по сути.

А что, если (ладно, откажемся от цф), сделать некий альтернативный вариант, типа аппроксимации недостающих отсчетов полиномом невысокого порядка по нескольким, скажем, трем исходным отсчетам?

**dortonyan** · 30.04.2024, 19:49

Надо считать, сколько операций умножения/суммирования приходится на один такт входной частоты семплирования.
А вообще, даже грубая прикидка:
Для операций по трем отсчетам эти отсчеты нужно хранить в каких-то регистрах. Если разрядность выбрать скажем 22 бита, то только на ОЗУ на два канала уйдет 22*2*3=132 ячейки. Плюс результат вычислений нужно накапливать в каком-то аккумуляторе, допустим 24 бита. Итого еще 48 ячеек на два канала.
А еще регистры нужны для приема I2S (это как минимум сотня ячеек), и для вывода данных, еще примерно столько же. Это если совсем по простому, без округлений.
И вот уже набегает около 350..400 ячеек, при самой экономичной реализации.
Если выбрать плисину на 570 ячеек, то на соб-но арифметику считай ничего не остается.

В общем, если не делать новый проект, то самый верный вариант - использовать софтовый ресемплинг, и выводить на транспорт сразу 32 бита 384 или даже 768кГц. А на плисине сделать шейпер с округлением до 18 бит.
Можно еще попробовать сделать х2 или х4 интерполятор на STM32, а в плисине дополнить его еще одним х2 каскадом апсемплинга, скажем CIC фильтром. Но все равно это будет что-то очень скромное.